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全新原子自旋傳感器問世 我國(guó)量子精密測(cè)量領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展
2025年08月12日 13:26:37
來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：258
北京航空航天大學(xué)大科學(xué)裝置研究院房建成教授團(tuán)隊(duì)魏凱教授組在量子精密測(cè)量領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。該研究團(tuán)隊(duì)提出了一種全新的原子自旋傳感器，利用電子自旋與核自旋之間的雙自旋共振相互作用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)弱磁場(chǎng)的超高靈敏和可溯源精準(zhǔn)探測(cè)。
量子精密測(cè)量是一種利用量子力學(xué)原理進(jìn)行高精度測(cè)量的技術(shù)，其能夠在時(shí)間、頻率、加速度和電磁場(chǎng)等物理量上實(shí)現(xiàn)前所未有的測(cè)量精度。隨著量子技術(shù)的進(jìn)步，量子精密測(cè)量的應(yīng)用場(chǎng)景不斷擴(kuò)展，在基礎(chǔ)科研、地質(zhì)監(jiān)測(cè)、生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)、氣候監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。
近期，北京航空航天大學(xué)大科學(xué)裝置研究院房建成教授團(tuán)隊(duì)魏凱教授組在量子精密測(cè)量領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。該研究團(tuán)隊(duì)提出了一種全新的原子自旋傳感器，利用電子自旋與核自旋之間的雙自旋共振相互作用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)弱磁場(chǎng)的超高靈敏和可溯源精準(zhǔn)探測(cè)。相關(guān)研究成果以“Double Spin Resonance for Traceable Ultrasensitive Atomic Spin Sensor”為題發(fā)表于物理學(xué)著名期刊《Physical Review Letters》。
長(zhǎng)期以來，如何實(shí)現(xiàn)微弱磁信號(hào)“測(cè)得精”(靈敏度高)和“測(cè)得準(zhǔn)”(測(cè)量可溯源)，是我國(guó)精密測(cè)量領(lǐng)域亟待突破的技術(shù)瓶頸。該全新原子自旋傳感器在近地磁量級(jí)的磁環(huán)境下，能夠精準(zhǔn)測(cè)量比地球磁場(chǎng)還弱十億倍的磁信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了“測(cè)得精”。同時(shí)，還能將測(cè)量結(jié)果溯源到原子的物理常數(shù)，確保結(jié)果準(zhǔn)確可靠，真正做到“測(cè)得準(zhǔn)”。目前，該傳感器已用于探索宇宙中神秘的暗物質(zhì)候選粒子類軸子，為揭開占宇宙總物質(zhì)組成約85%的暗物質(zhì)的神秘面紗提供了“計(jì)量利器”。
該全新的原子自旋傳感器不僅完善了我國(guó)在超高靈敏磁場(chǎng)測(cè)量領(lǐng)域的量值溯源體系，更為基礎(chǔ)科學(xué)研究、高端裝備制造、宇宙探索等領(lǐng)域提供了技術(shù)支撐，為我國(guó)高端計(jì)量技術(shù)發(fā)展注入強(qiáng)勁動(dòng)力。
素材來源：北京航空航天大學(xué)
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